电气控制与PLC应用（第2版）课件：三相异步电动机的调速控制

三相异步电动机的调速控制学习目标（1）了解三相异步电动机调速的方法、特点及使用条件；（2）了解三相笼型异步电动机变极调速控制电路的组成，并能讲述线路的工作原理；（3）掌握三相绕线式异步电动机转子串电阻调速控制电路的组成，并能讲述线路的工作原理。一、任务导入

在电力拖动控制系统中，根据控制设备的工艺要求，经常需要调整电动机的转速。由三相异步电动机的转速公式行n=60f(1-s)／p可知，改变电动机的磁极对数P、转差率s及电源频率f都可以实现调速。对笼型异步电动机可采用改变磁极对数、改变定子电压和改变电源频率的方法；而对绕线式异步电动机除可采用变频外，常用的方法是转子串电阻调速或串级调速。由三相异步电动机的转速公式:

可知，通过改变电源频率f、改变转差率s、改变磁极对数P这3种方法可改变三相异步电动机的转速。改变异步电动机磁极对数来调整电动机转速称为变极调速，它是通过改变定子绕组连接方式来实现的，一般适用于鼠笼式异步电动机。改变转差率调速是通过调节定子电压、改变转子电路中的电阻以及采用串级调速来实现的。变极调速是通过接触器触头改变电动机绕组的外部接线方式，改变电动机的极对数从而达到调速目的的。改变鼠笼式异步电动机定子绕组的极数以后，转子绕组的极数随之变化，而改变绕线式异步电动机定子绕组的极数以后，它的转子绕组必须进行相应的新组合，无法满足极数能够随之变化的要求，因此变极调速只适用于鼠笼式异步电动机。凡磁极对数可以改变的电动机称为多速电动机，常见的多速电动机有双速、三速、四速之分。双速电动机定子装有一套绕组，而三速、四速电动机则为两套绕组。二、相关知识（一）双速异步电动机控制线路

双速异步电动机三相绕组的接线方式如图2.32所示。（a）图为电动机定子绕组的△/YY接线方式，它属于恒功率调速。当定子绕组1、2、3的接线端接电源，4、5、6接线端悬空时，三相定子绕组接成了三角形，每相绕组具有4个极，同步转速为1

500

r/min（低速）。为提高电动机的转速，将定子绕组的1、2、3端相连，4、5、6端接电源，将原来的三角形转换成双星形接线，每相绕组具有2个极，同步转速为3

000

r/min（高速）。（b）图为电动机定子绕组的Y/YY接线方式，它属于恒转矩调速。同理分析，定子绕组的磁场极数从4极变为2极，分别对应电动机的低速和高速。（a）△/YY（b）Y/YY图2.32双速异步电动机三相绕组的接线方式双速异步电动机的调速控制电路如图

2.33

所示。KM1

为电动机的三角形联结接触器，KM2、KM3为电动机双星形联结接触器，KT为电动机低速转换为高速的时间继电器。SB2、KM1控制电动机低速运转，SB3、KM2、KM3控制电动机高速运转。电路的工作原理：按下△形低速启动按钮SB2，其常闭辅助触头先断开，常开辅助触头后闭合，使KM1线圈得电。KM1线圈得电，常开辅助触头闭合，形成自锁；常闭辅助触头打开，对KM2、KM3线圈进行互锁；主触头闭合，使电动机定子绕组接成△形低速启动运转。当按下YY形高速启动按钮SB3时，KT线圈得电，KT-1常开触头瞬时闭合自锁。KT延时一段时间后，KT-2触头先断开，KT-3触头后闭合。KT-2触头断开，使KM1线圈失电，KM1常开辅助触头断开，KM1常闭辅助触头恢复闭合。KM1触头的释放、KT-3触头的闭合，使KM2、KM3线圈得电，它们的常闭辅助触头打开，对KM1线圈进行互锁；主触头的闭合使电动机接成YY形高速运转。当按下停止按钮SB1时，电动机停止运转。图2.33双速异步电动机的调速控制电路原理图（二）绕线式电动机改变转子外加电阻的调速控制改变转子外加电阻的调速方法只能适用于绕线式异步电动机，它通常是在转子绕组上串入不同的电阻，使电动机工作在不同的人为特性上，从而获得不同的转速以达到调速的目的。改变转子外加电阻的大小可进行调速，虽然这种调速方法将一部分电能消耗在电阻上，降低了电动机的效率，但是这种方法简单、易操作，所以目前在吊车、起重机等生产机械上仍普遍采用。

（三）欠电压保护实现欠电压保护的电器是接触器和电磁式电压继电器。在机床电气控制线路中，只有少数线路专门装置了电磁式电压继电器起欠压保护作用，而大多数控制线路，由于接触器已兼有欠电压保护功能，因此不必再加设欠电压保护电器。

（四）过电压保护电磁铁、电磁吸盘等大电感负载及直流电磁机构、直流继电器等，在能断时会产生较高的电动势，使电磁线圈绝缘击穿而损坏，因此必须采用过电压保护措施。通常过电压保护是在线圈两端并联一个电阻、电阻串电容或二极管串电阻，以形成一个放电回路，实现过电压保护。（五）直流电动机的弱磁保护直流电动机必须在磁场具有一定强度时才能启动、正常运行。若在启动时，电动机的励磁电流太小，产生的磁场太弱，将会使电动机的启动电流很大；若电动机在正常运转过程中，磁场突然减弱或消失，电动机的转速将会迅速升高，甚至发生“飞车”现象，因此在直流电动机的电气控制线路中要采取弱磁保护。弱磁保护是通过在电动机励磁线圈回路中串入欠电流继电器来实现的。在电动机运行过程中，当励磁电流过小时，欠电流继电器释放，其触头断开电动机电枢回路的接触器线圈电路。接触器线圈断电释放，接触器主触头断开电动机电枢回路，切断电动机电源，从而达到保护电动机的目的。思考题与习题1.试为某设备的两台电动机设计一个电气控制电路，其中一台为双速电动机。2.两台三相笼型异步电动机M1、M2，要求既可实现